淺談機械設計加工

薛獻存+李玉杰

摘要：在機械設計加工中，要注重對材料進行科學選擇，滿足使用性能、工藝性能以及經濟性能的需求，以標準化設計有效降低生產成本和提升產品質量，對影響機加工件表面物理力學性能的因素進行全面分析，有效發揮潤滑劑作用，實現機械設計加工質量的成效。

關鍵詞：機械制造；現狀；發展趨勢

在市場經濟中，企業要在競爭中處于不敗之地，靠的就是高質量、低成本的產品。機械設計工作的重要性，不僅在于它是生產技術準備工作的第一步，而且還在于它將嚴重影響產品的質量和成本，雖然影響產品成本的因素很多，但主要與設計、制造和原料有關。[1]在當前的市場競爭中，質量是核心競爭力，對于機械產品而言，企業應當提高設計加工水平，從科學選擇材料、提高設計生產標準化水平以及合理運用潤滑劑等方面綜合入手，提升機械設計加工水平。

1 有效提高機械設計標準化水平

在機械設計加工中，標準化是當前發展的重要趨勢，標準化主要通過設置共同標準，規范機械零件尺寸、性能與結構等，為提高生產質量和降低生產成本奠定基礎。要從設計環節就著手提高標準化水平，運用標準化手段把好產品設計關口，對使用較多的零件實施標準化生產，生產中對性能指標以及原材料等方面進行統一規范，所生產的零部件要在尺寸、結構等方面進行規范，進一步簡化設計與生產，降低成本，提高質量，提升機械產品的綜合競爭力。[2]

2 CAD/CAM技術在機械設計與加工中的應用

2.1CAD/CAM技術在機械設計的應用

2.1.1零件的建模設計

零件的建模就是考慮如何采用合適的特征，通過正確的組合方法形成零件模型的過程。零件與特征之間的關系主要呈現層次關系，這需要設計者除了具有清晰的空間思維能力外，還要掌握和積累一些必要的零件建模技巧，使建模的靈活性得到增強，從而提高零件建模的效率。另一方面，在零件建模過程中還應充分考慮零件模型的可調整性。當代產品市場競爭十分激烈，用戶的品位和要求千變萬化，因此廠商必須不斷改進或者調整產品設計以適應市場需求。為此，在零件設計過程當中必須兼顧今后調整的需求，在零件設計中添加適當的控制因素，提高零件設計的可調整性。

2.1.2裝配建模設計

在機械產品生產過程中，需要將零件裝配成部件，再將部件裝配成機器。一個復雜機器可以看成是由多個部件所組成，復雜部件可以看成是由多個組件所組成，組件則由多個零件組成。這是對機器的一種層次描述，采用這種描述可以為機器的設計、制造和裝配帶來很大方便。同樣，機器的計算機裝配模型也可以表示成這種層次關。在計算機上將裝配體的層次各種零、部件組合在一起形成一個完整裝配體的過程即裝配建模或稱裝配設計，回轉、直線運動機構（裝配鉤是由兩個子裝配（驅動部分和傳動部分）以及一個零件（活塞缸）組成。一個裝配體系記錄了零部件之間的全部結構關系，以及零部件之間的裝配約束關系。

2.2CAD/CAM技術在機械加工中的應用

目的是進行產品加工制造所必需的所有準備工作，主要包括工藝設計、用于零件加工的數控編程、用于零件裝配的機器人編程等的準備工作。工藝設計，即研究和確定產品的零件加工所應采用的加工方法、加工順序和加工設備等。工藝設計是經驗性較強的工作，以往必須由經驗豐富的人員來完成，而現在可將加工的經驗數據存儲在計算機數據庫中，通過與計算機對話，即使經驗很少的操作者也能進行工藝設計。數控編程，即在數控機床上進行加工零件的程序編制工作。目前計算機在NC程序編制中的應用也在不斷發展，使編程工作比以前要簡單得多。機器人編程，即編制機器人驅動控制程序以完成零件裝配工作。由于目前在大中型企業甚至中小企業大多數加工是由數控機床來完成的，很多零件部件的裝配工作由機器人來完成，因此數控編程和機器人編程顯得非常重要。利用計算機編程，可以使編程工作得到大大簡化。

3科學選擇機械零件材料

機械零件材料要保證滿足設計要求。確定為機械零件加工材料應當滿足使用性能、工藝性能以及經濟性能要求。在使用性能方面，要依據零件使用要求選擇材料，依據零件對強度、耐磨性等方面性能指數進行研究，確定與此相吻合的性能材料；在工藝性能方面，要結合加工工藝需求，采用熱加工工藝的材料要具有符合標準的鑄造、鍛造、焊接以及熱處理方面的性能，符合加工條件，運用切削加工工藝的材料要具有較好的切削性；在經濟性能方面，要盡可能在保障質量的基礎上降低采購成本，發揮可利用率高的材料作用，以普通、性能相似的材料取代稀缺或者進口材料，提高生產經濟性。

3.1機械零件選擇的使用性能要求

材料在使用過程中的表現，即使用性能，是選材時應考慮滿足的根本要求。不同零件所要的使用性能是很不一樣的，有的零件主要要求高強度，有的則要求高的耐磨性，有的甚至無嚴格的性能要求，僅僅要求有美麗的外觀。因此，在選材時，首要的任務就是準確地判斷零件所要求的主要使用性能。

3.2機械零件選擇的工藝性能要求

材料的工藝性反映的是材料本身能夠適應各種加工工藝要求的能力，即要求所選材料在加工制造時首先能夠造出成品來，并且能夠便于制造、同時必須保證質量。

（1）熱加工工藝性能。熱加工工藝性能主要指鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和熱處理性能。（2）切削加工性能。金屬的切削加工性能一般用刀具耐用度為60min時的切削速度V60

來表示，V60越高，則金屬的切削性能越好。

3.3機械零件選擇的經濟性能要求

零件材料的選擇要以最小的耗費取得最大的經濟效益。同時，在滿足使用性能的前提下，選用材料還應注意盡量降低零件的總成本。

（1）材料價格。材料價格在產品總成本中占較大比重，達30%～70%。（2）提高材料的利用率。如用精鑄、模鍛、冷拉毛坯，可以減少切削加工面材料的浪費。（3）零件的加工和維修費用等要盡量低。（4）采用組合結構 如蝸輪齒圈采用減磨性好的貴重金屬，而其他部分采用廉價的材料。（5）材料的合理代用 對生產批量大的零件，要考慮我國資源狀況，材料來源要豐富，盡量避免采用我國稀缺而需進口的材料；盡量用高強度鑄鐵代替鋼，用熱處理方法等強化的碳鋼代替合金。

綜上所述，在機械設計與加工領域，要想提高產品競爭力，必須要在質量方面下功夫，企業應當在材料科學選擇、實施標準化生產模式以及統籌考慮表面層物理力學性能因素、科學運用潤滑劑等方面著手，進一步壓降成本、提高質量，獲得更大的效益。

作者簡介：薛獻存，身份證號碼：410425197109186011

李玉杰，身份證號碼：410425197210223016